傳感器是一種廣泛使用的儀器設備部件。傳統(tǒng)的機械結構設備主要是彈性元件的變形指示，但結構尺寸大，重量輕，不能提供電輸出。隨著半導體的發(fā)展，半導體也應運而生。其特點是體積小，重量輕，精度高，溫度特性好。特別是隨著MEMS的發(fā)展，半導體正在向微型發(fā)展，功耗低，可靠性高。高溫壓力是為了解決高溫下測量各種氣體和液體的壓力。主要用于測量鍋爐、管道、高溫反應容器中的壓力、井下壓力、各種發(fā)動機腔中的壓力、高溫油的液位和油井測量。

現(xiàn)在研究較多的高溫壓力傳感器主要有SOS,SOI,SiO2,Poly2Si等半導體傳感器，以及濺射式合金膜高溫壓力傳感器，高溫光纖壓力傳感器，高溫電容式壓力傳感器等。與壓阻式壓力傳感器相比，半導體電容式壓力傳感器度穩(wěn)定性好，功耗低，只對壓力敏感，對應力不敏感，所以電容壓力傳感器廣泛應用于很多領域。高溫壓力傳感器應用于很多領域。由于高溫故障，傳感器方案是解決高溫測量的方法之一。

本文介紹了與傳感器模型識別的微電容壓力傳感器。傳感器通過MEMS技術實現(xiàn)，信號激勵和信號處理通過計算機完成。電路工作過程進行了計算機模擬和試驗，提供了微型高溫壓力傳感器的MEMS工藝。

1.設備的基本組成和制造技術。

硅電容壓力傳感器的敏感部件是半導體薄膜，可采用單晶硅、多晶硅等半導體技術制造。一般的電容式傳感器包括上下電極，絕緣體和底層。當薄膜受到壓力時，薄膜會發(fā)生一定的變形，所以上下電極之間的距離會發(fā)生變化，容量也會發(fā)生變化。但是，電容式壓力傳感器的電容與上下電極之間的距離關系是非線性的，所以必須使用具有補償功能的測量電路量電路進行非線性補償。高溫壓力傳感器在高溫下工作，補償電路受溫度影響，誤差較大。

模型識別的高溫壓力傳感器是為了避免在高溫環(huán)境下補償電路的大誤差，其設計方案是通過模型識別傳感器和放大電路來測量環(huán)境的壓力。高溫工作區(qū)的溫度可達350℃。傳感器由鉑電阻和電容壓力傳感器組成。其MEMS技術如下:

高溫壓力傳感器由硅片、底層、下電極和絕緣層組成。其中下電極位于厚支撐的底部。絕緣層蒸在電極上。硅片采用各向異性腐蝕技術，從正面和背面腐蝕硅片。上下電極之間的間隙由硅片的腐蝕深度決定。硅片和底層通過結合技術結合，形成具有一定穩(wěn)定性的硅片電容壓力傳感器[2]。

耐高溫、對溫度敏感的白金電阻，選用白金電阻，可用作普通電阻，也可用作溫度傳感器檢測環(huán)境溫度。當金屬白金電阻與硅膜片的參數(shù)為0℃時，其電阻值為1000ω，電阻率為1.0526316×10-5ωcm，密度為21440kg/m3，比熱為132.51J/(kg)k，熔斷溫度為1769℃，因此，白金電阻可加工成0.02mm厚度為0.2μm的總長度為3800μm，形成鋸齒狀，可在10V寬度的階梯信號下正常工作。電容式壓力傳感器的上下電極間隙為3μm，圓板電容器的上下電極半徑為73μm，其電容值為50pF。

識別技術的模型及其模擬。

對于一個系統(tǒng)，它的方程是UO(s)=G(s)Ui(s)，UO(s)和Ui(s)分別是輸出和輸入信號。輸出、輸入信號和系統(tǒng)的階段數(shù)已知。計算機可以根據一定的標準識別G(s)的模型參數(shù)。本文主要闡述了應用模型識別的方法，以確定電容壓力傳感器在高溫環(huán)境下的電容值。

2.1電路模型。

對于溫度變化敏感的金屬白金電阻，選擇零度時電阻值為1000ω，溫度系數(shù)為3851×10-6/℃的金屬白金電阻，當溫度變化范圍為-50~350℃時，相應的電阻值為803.07~2296.73ω。環(huán)境溫度可通過電阻的變化來測量。在不同的壓力下，壓力傳感器具有不同的電容值，所以在相同的溫度下輸入相同的交流電壓信號時，輸出信號也不一樣。

2.2時域內系統(tǒng)算法。

以上可以看出，該系統(tǒng)穩(wěn)定，無振動。以下是響應曲線的斜度：

從式(3)以lg[1-UO(t)]為縱向坐標，t為橫向坐標，通過原點直線，從直線的斜度得到常數(shù)RC的值，知道R得到c，得到壓力。

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